Temná hmota je stále velmi hypotetická, tajemná, neuchopitelná a přesto podle všeho ve vesmíru daleko častější, než hmota našeho typu. Všichni máme pocit, že je užuž na dosah našich přístrojů, ale ve skutečnosti astrofyzikům stále protéká mezi prsty Jako by tohle všechno ale ještě nestačilo. Vynořují se nové, spletitější koncepty, které nezahrnují ne jeden, ale několik typů temné hmoty, ještě hypotetičtější, záhadnější a ne tak netečné, jak si myslíme. Ale hlavu vzhůru, třeba se právě skrz ně dobereme k uspokojivému řešení. Věda o vesmíru není pro sraby.

Převládající kosmologické modely předpokládají, že se temná hmota přízračně vznáší kolem galaxií v ohromných halech. Měly by být jako temné, chladné a netečné balóny z částic, které jsou si navzájem lhostejné. JiJi Fan z Harvardu a její kolegové ale navrhují, že existuje ještě další forma temné hmoty, která je víc jako naše baryonová hmota, tedy poněkud hravější. Vědci si to představují tak, že tuto „společenštější“ temnou hmotu by mělo tvořit několik procent z dnes již klasické temné hmoty. V takovém případě by jí bylo ve vesmíru zhruba stejně jako viditelné hmoty.

Model navržený Fanovou a spol. zahrnuje těžkou částici – temný proton a také lehkou částici, čili temný elektron, stejně tak uvažují i o temném elektromagnetismu, samozřejmě s temnými fotony, který obstarává interakce těchto částic. Badatelé se domnívají, že by v této temné hmotě měly fungovat procesy jako je u viditelné hmoty Comptonův jev (tedy snížení energie fotonů po jejich srážce s atomy pevné hmoty) a podobné věci. V jejich důsledku by mělo docházet k ochlazování této nové temné hmoty a také k jejímu hroucení do notoricky známé podoby disku, velmi podobného diskům spirálních galaxií. Spirální galaxie by tedy měla mít dvojitý disk, jeden z viditelné a druhý z nového druhu temné hmoty, které tím pádem autoři konceptu přezdívají temná hmota dvojitého disku (Double-Disk Dark Matter, DDDM).

 

Autoři studie přiznávají, že to není úplně nový nápad. Důvěrně známá baryonová hmota má mnoho podob a její částice podstupují mnoho různých interakcí. Vlastně není důvod si myslet, že by temná hmota nemohla mít více podob. Dosavadní práce na tohle téma ale obvykle neuvažují o temných discích, protože jsme ve vesmíru kolem galaxií zatím nic podobného nepozorovali. A jak zareagoval svět fyziky? Jonathan Feng z Kalifornské univerzity v Irvine vnímá počin Fanové a spol. jako báječnou připomínku toho, že „zóna temnoty“ jevů kolem temné hmoty může být v porovnání s všedním viditelným světem neméně komplikovaná.

Jak Feng, tak i autoři studie každopádně připouštějí, že koncepty s disky temné hmoty potřebují nějaké pozorování, která by podpořila jejich existenci. Hodně si slibují zejména od kosmické observatoře Gaia, kterou by snad ESA vypustí letos v říjnu (2013). Gaia hodlá mapovat pohyb miliardy hvězd Mléční dráhy a z takových velkolepých dat by se prý mohla vyloupnout existence disku temné hmoty.

Pavel Bakala z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě komentuje studii Fanové a spol. s tím, že představa určité frakce temné hmoty, která může interagovat sama se sebou, a proto i vytvářet obdobné diskové struktury, je v tuto chvíli nesmírně spekulativní. Nemá podle něj příliš silné a konkrétní observační predikce i východiska. Na druhé straně, vzhledem k tomu, že podle všeho temná hmota ve vesmíru výrazně převažuje, má podle Bakaly určitě smysl vytvářet alternativní scénáře strukturování temné hmoty a neuvažovat jenom kulová hala v okolí pozorovatelných zářících galaxií anebo vlákna galaxie spojující. Složitější interakce temné hmoty mohou vést k předpovědi existence celého temného alternativního světa. Podobně exotických scénářů (nemluvě o hypotézách či teoriích) lze prý ale vytvořit spoustu.

 

Podle Bakaly může být atraktivní například představa nekonečně blízkého a zároveň nekonečně vzdáleného bránového vesmíru z jiných dimenzí, který s naším vesmírem navzájem ovlivňují pouze gravitací. Projevy takových interakcích by mohly být vnímány jako temná hmota. Všechny podobné spekulace mají ovšem společnou jednu zásadní věc, nutnost nové fyziky, která leží za hranicemi dnes všeobecně přijímaných teoretických modelů, a která by mohla přispět ke sjednocení teorie gravitace se třemi zbývajícími interakcemi. Nejnovější data z LHC, ale prozatím zcela potvrzují standardní model. Pavel Bakala má za to, že získat experimentální doklady pro novou fyziku bude nesmírně obtížné, ne-li v pozemských podmínkách nemožné. Je prý proto pravděpodobné, že jedinou vhodnou laboratoří pro fyziku vysokých energií i pro usilovně hledanou teorii všeho bude nakonec samotný vesmír.

 

Literatura

Physics Synopsis 23.5. 2013, Wired 23.5. 2013, Physical Review Letters 110: 211302, Wikipedia (Dark Matter).